铜渣基铁系磷酸盐化学键合材料的制备及其对重金属的固化研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:QUEEN_ZX
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铜渣(CS)是火法冶炼铜过程中产生的废渣。铜渣大量的堆积不仅占用大量土地资源,且铜渣所含的有毒物质会对环境造成污染。重金属污染是我国面临的重要问题,同时为响应国家相关环境治理政策,重金属污染治理的方法已向着环境友好型发展转变,其中磷酸盐化学键合材料固化重金属是较为有效、环保的方法之一。本文提出利用富含铁氧化物的铜渣(CS)与磷酸二氢铵(P),在常温下进行化学反应,制备铜渣基铁系磷酸盐化学键合材料(Chemically Bonded Iron Phosphate Ceramics,CBIPCs),并将其作为基体材料固化重金属Pb、Cd、Cr。得到如下结论:(1)铜渣基磷酸盐化学键合材料(CBIPCs)制备表明:当m(CS)/m(P)=3/1、水灰比W/C=0.120、硼砂掺量为2%时,固化体自然养护28 d的抗压强度可达51.6MPa。CBIPCs材料的XRD和SEM表征分析得出:CBIPCs生成的胶凝相主要为FeH2P3O10·H2O,FePO4,Fe(H2PO43等,未反应的原料作为填充剂存在于材料内部,且与胶凝相紧密粘结形成致密整体。(2)m(CS)/m(P)、硼砂掺量对CBIPCs固化重金属Pb、Cd、Cr的影响表明:当m(CS)/m(P)=3/1、硼砂掺量为2%时,材料对重金属Pb的固化效果较好;当m(CS)/m(P)=2/1、硼砂掺量为4%时,材料对重金属Cd的固化效果较好,当m(CS)/m(P)=2/1、硼砂掺量为5%时,材料对重金属Cr的固化效果较好。(3)重金属Pb、Cd、Cr的加入对CBIPCs的影响表明:当硝酸铅掺量为12%时,固化体28 d抗压强度为24.5 MPa,重金属Pb毒性浸出浓度为0.086 mg·L-1;当硝酸镉掺量为6%时,固化体28 d抗压强度仅为7.3 MPa,重金属Cd毒性浸出浓度为3.234 mg·L-1,当硝酸铬掺量为8%时,固化体28 d抗压强度仅为16.3 MPa,重金属Cr毒性浸出浓度为0.896 mg·L-1。(4)固化体XRD表征分析可知,固化体内生成了如PbHPO4,Pb3(PO42,Cd(H2PO42,Cd3P5O18·16H2O,CrPO4,Cr(PO33,PbHPO4,Pb3(PO42等金属磷酸盐沉淀,生成的胶凝相物质相对减少。固化体SEM微观形貌表征得出:重金属Pb的加入对CBIPCs的内部结构影响较小,固化体结构仍较为致密。重金属Cd和Cr的加入使CBIPCs结构较为松散。
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